中性子寿命問題

「物質の科学２」の 演習課題に関わって，日本の加速器でもっともエネルギーの高いものは何かを調らべてみた。筑波のKEKの加速器だろうと思っていたが，このメインマシンはCP非保存検証のためのＢファクトリーであって，大強度ビームを追求するものだった。このKEKBは電子8GeV，陽電子3.5GeVのコライダーでウプシロン粒子（b\bar{b}）を生成して，崩壊するB中間子と反B中間子の崩壊モードを比べている。なお，増強されたSuperKEKBはルミノシティが40倍になる電子7GeV，陽電子5GeVのコライダーだ。

高エネルギー加速器研究機構（KEK）と日本原子力研究開発機構（JAEA）が茨城県大洗で共同運用しているのが，大強度陽子加速器施設（J-PARC）である。J-PARCの加速器は，線形加速器（400MeV），陽子シンクロトロン（3GeV），陽子シンクロトロン（50GeV）のメインリングからなる。50GeVのPSは今のところ30GeVで運用しているようだ。

さて，中性子寿命問題である。これまでの中性子寿命の実験的検証方法にはビーム法とボトル法の２種類があり，ビーム法では888秒，ボトル法では879秒で，9秒という有意の差があり，これが埋まっていない。前者はビームが通過しながら崩壊する際の陽子をカウントし，後者は閉じ込めた中性子の数の変化をカウントしている。もしこれが正しいのであれば，ビーム法で観測されているモード（n→p+n+ν）以外の遷移があることになる，

理論的な可能性として，ミラー中性子（mirror matter）の存在が示唆され，ミラー物質はダークマターの候補にもなっているようだがまだまだわからない。J-PARCにおけるKEKグループの実験は，第３の測定方法を定義するものであり，パルス中性子が崩壊する際の電子をカウントする。ただし，まだ実験誤差が大きすぎてこれから詰めていく段階である。